含挥发性颗粒物采样装置的设计与实验研究

为了能够采集、检测环境中的挥发性颗粒物,基于挥发性颗粒物热脱冷凝的物理特性和采样装置的采样原理,设计出含挥发性颗粒物采样装置,并计算了串级冲击采样装置的相关参数;基于电磁的磁性原理和齿轮传动原理设计了自动换膜装置。挥发性颗粒物采集影响因素正交实验及采集效率实验结果表明：采样时间、制热温度、制冷温度是影响挥发性颗粒物采集率的主要因素。在采样时间为5 min、制热温度为40 ℃、冷凝温度为15 ℃时,挥发性颗粒物的采集率达到60%～80%,总采集率达到80.21%～90.79%。该装置能够为实验研究提供一种操作简易、精度较高的挥发性颗粒物收集手段。     

滤膜形变对β射线衰减法颗粒物质量浓度监测结果准确性的影响及修正

为解决固定污染源颗粒物排放连续监测过程中单一光散射法因仪器漂移和光学窗口易污染等而造成的频繁人工标定问题,实现光散射与β射线衰减联用法的颗粒物质量浓度连续在线监测系统的自动标定技术,通过研究负压作用下滤膜形变对β射线衰减法颗粒物质量浓度监测结果准确性的影响,在提出厚度影响因子的计算方法基础上完成了对原颗粒物质量浓度计算公式的修正。实验结果表明,与标准称重法相比,修正后的平均相对误差由原来的8%下降为3%,在相关性系数达到0.988的同时,截距从4.935 4降低为1.012 7,进一步提高了β射线衰减法在低浓度环境下的测量精度。     

基于大型电厂配煤方案的颗粒物生成实验研究

燃煤电厂常采用混煤燃烧,为降低颗粒物的排放,需选择合适的配煤方案。基于国内某大型电厂常用的配煤方案,在实验室条件下进行了颗粒物生成实验研究。选择山西煤（SX）、澳洲煤（AZ）、伊泰煤（YT）3种烟煤和1种印尼褐煤（YN）,配煤方案为SX∶YN=3∶2,AZ∶YN=3∶2和AZ∶YT=3∶2（质量比）。在沉降炉中进行了原煤及混煤的燃烧实验,实验温度均为1 300 ℃,生成的颗粒物被低压撞击器所收集。实验结果表明,混煤及原煤燃烧生成的颗粒物具有相似的质量粒径分布;在所研究的条件下,混煤燃烧生成的颗粒物均少于由原煤燃烧颗粒物所得的计算值,不同煤中矿物质之间的交互作用是导致混煤燃烧颗粒物减少的主要原因;在所关注的3种配煤方案中,以混煤SX∶YN=3∶2燃烧生成的颗粒物总量最少,因此为最优配煤方案。     

基于光信号统计分析的粉尘浓度检测方法

为了提高基于光散射法的粉尘浓度传感器测量精度,对传感器光散射系统进行了建模与分析,推导出对于同一粉尘颗粒,其散射光电脉冲信号分布满足对数正态分布的一般性统计规律,并推论对于同一空气动力学粒径的粉尘颗粒物群,其质量浓度测量结果会在粒径域内展宽为满足对数正态分布的多粒径分布函数。实验结果表明,该推论与实际测量结果吻合。     

煤种对煤燃烧过程中微细颗粒物形成影响的实验研究

通过4种典型煤种的沉降炉燃烧实验,研究了不同煤种燃烧过程中以PM10为代表的微细颗粒物形成特性,通过热重实验研究了不同煤种的燃烧特性,探讨了燃煤特性对煤燃烧过程中微细颗粒物形成的影响。结果表明:当温度为1 100℃和1 200℃时,随着加权平均表观活化能的增大,PM10在总灰中的百分含量呈明显的下降趋势;随着灰熔点和氧气体积分数的增大,PM10在总灰中的百分含量提高;灰分含量越高,燃烧生成的PM10的体积分数越大。     

基于β射线法的粉尘质量浓度检测算法研究

为了提高作业场所粉尘质量浓度检测结果的准确率,需进一步提高β 射线检测粉尘质量浓度的精度。实验分析发现β 射线强度存在波动性,其是影响粉尘质量浓度测试精度的因素之一;目前 β射线法的基本算法没有考虑β射线强度波动性对粉尘质量浓度测试精度的影响。采用提取β射线强度波动数据信号特征值的研究方法,利用β射线强度峰峰值、标准偏差和包络均值分别标定粉尘质量浓度并进行对比分析,表明利用单一特征值标定粉尘质量浓度时分辨率较低。通过对β射线强度波动性特征值的融合实验研究,提出一种标定粉尘质量浓度的改进算法。实验结果表明：在粉尘质量浓度为0.0～920.3 mg/m³ 内,采用基本算法检测粉尘质量浓度的误差为8.7%～14.3%,而改进算法的检测误差为5.3%～10.0%,基于改进算法的粉尘质量浓度检测直读仪比基本算法直读仪的精度提高了4.4%。     

基于正交实验金尾矿砂再生混凝土实验研究

为缓解天然砂石资源短缺,采用正交实验对金尾矿砂再生混凝土进行力学研究,选取水灰比、金尾矿砂取代率、再生粗骨料取代率和粉煤灰掺量四个影响因素,得到了金尾矿砂再生混凝土抗压、抗拉强度两种性能指标,并基于力学性能进行了配比优化组合研究。结果表明：水灰比、粉煤灰掺量对两种评价指标影响显著,其次是金尾矿砂取代率,而二次破碎的再生粗骨料对二者影响较小。综合考虑配制金尾矿砂再生混凝土的较佳因素水平方案为水灰比0.45、金尾矿砂取代率30%、再生粗骨料取代率30%、粉煤灰掺量10%。通过对较佳配比浇筑的金尾矿砂再生混凝土与普通混凝土、再生混凝土的两种强度对比和微观分析可知,金尾矿砂应用于再生混凝土中是可行的。     

基于折光法检测乳化液浓度的研究

对乳化液进行了实验研究,得出了乳化液浓度,温度,折射率三者的数据和函数关系。通过这些数据可以对GND15型矿用本安型乳化液浓度传感器进行温度补偿,使得该传感器能够对乳化液浓度进行更准确的实时监测,为实现乳化液的自动配比奠定了坚实的基础。     

基于机器视觉的零件尺寸检测的研究

利用机器视觉技术对圆形零部件直径测量的算法进行研究。在实验室自制的三自由度机器人试验平台上,通过机器视觉处理的3个阶段,各选择2种效果较好、适用性较强的图像处理算法,利用正交试验表得到4种算法组合,并分析得出一组测量精度较高的算法组合。所得的结果具有简单、容易实现及成本低的优点。该算法组合能够满足一般零部件的测量精度要求,实验结果表明其精度达到0.1 mm。     

电荷感应式粉尘浓度检测技术

针对目前常见的光学式粉尘浓度传感器中存在维护频繁、结构复杂等缺点,基于粉尘的静电特性,研发了一种电荷感应法粉尘浓度传感器。阐述了电荷电感应法的基本原理,并借助实验对其基本原理进行了验证,且通过实验证明了粉尘浓度与感应所得信号的波动性呈正相关关系;简述了感应式粉尘浓度传感器的软硬件设计。通过实验室实验和煤矿井下现场工业试验,证明了电荷感应式粉尘浓度传感器具有较高的检测精度,实验室检测误差低于10%,并且使用中传感器基本免维护。     

液压缸微小内泄漏精密检测方法及装置研究

为解决液压缸标准中微小内泄漏量的精确测量难题,提出了一种液压缸微小内泄漏精密检测方法.采用精密双作用液压缸和磁致伸缩式位移传感器组合成计量液压缸作为测试元件,设计了包含检测通道与充液补偿通道在内的新试验回路、试验流程和检测技术,并开发了液压缸微小内泄漏精密检测仪.实测结果表明,检测仪可在标准要求的测试环境下,实现对液压...     

新型快速加热装置铂膜反应器的研究

通过对几种快速加热手段和方法的比较,不锈钢丝网加热器在快速加热过程中可以同时准确地获得样品质量和颗粒温度,是比较实用有效的手段。新型的快速加热装置——铂膜反应器,不仅满足快速加热的测试要求,而且避免了不锈钢丝网由于氧化造成的质量测量影响。     

乳化液浓度光学折射检测方法

介绍了基于光学折射的3种乳化液浓度检测方案,选择棱镜内反射法作为检测方案。配制了几种浓度的乳化液,对其折射率进行了精密试验测量,获得了各种乳化液折射率基础数据;设计了棱镜反射法检测方案的光学系统结构及元件,计算分析了该测量系统的分辨率。     

基于电荷感应原理的粉尘质量浓度测量装置优化

对于应用电荷感应法测量低浓度粉尘不够精确的问题,依据文丘里效应,提出减小现有测量管道的中间部分管径,使之依次形成收缩段、喉道段、扩散段3部分,来提高粉尘颗粒的运动速度,进而增大静电传感器的感应电荷量。利用Fluent软件对改进的测量管道进行气固两相流仿真,获得管道内粉尘颗粒速度分布云图及喉道段内速度值。对应环形静电传感器的数学模型,分别计算了不同管径比下的感应电荷量。结果表明:改进管道的管径比为0.69时,静电传感器上的感应电荷量最大。通过测量装置的优化,可将测量精度提高3%,有效提高了低浓度粉尘的测量精度。     

电荷感应法粉尘浓度检测技术

为了避免目前粉尘浓度传感器管路易堵塞、维护较频繁的问题,根据煤矿粉尘的电荷性提出电荷感应法粉尘浓度检测技术。建立了棒状电极与粉尘颗粒间的电荷感应数学模型,推导了棒状电极电荷感应空间灵敏度,并分析了其感应空间灵敏度的分布特性;通过对单一粉尘颗粒和粉尘云感应信号的研究,证明了动态的带电颗粒可感应出交变信号,带电颗粒距电极越近感应信号的波动性越大,且电极周围的粉尘浓度与感应所得信号的波动性呈正相关关系。通过实验分析波动信号各个特征值与粉尘浓度间的关系,确定了波动信号的标准偏差与粉尘浓度整体具有较好的线性度。最后通过实验证明电荷感应法粉尘浓度检测技术具有较好的重复性,且检测误差低于10%。     

一种新型中小型煤矿瓦斯浓度检测装置

为了减少我国中小型煤矿因瓦斯爆炸而引发的灾难事故,利用以SnO2为主要基体材料的N型半导体气敏传感元件对甲烷等易燃易爆气体具有良好的敏感特性,采用QM-N5型半导体气敏传感器,检测该传感器在不同瓦斯浓度下输出电阻值的变化,并设计了以AT89C51数字芯片为核心的电路处理硬件结构,对输入电阻值进行逻辑判断和分析,从而实现对瓦斯浓度超限的监控与报警.试验测试表明,该新型监测装置采用模块化程序结构设计方法,具有结构简单、检测精度高、响应速度快、性能稳定、成本价低等优点,可广泛适用于我国中小型煤矿瓦斯浓度的监测与预警.     

采空区积水探测方法的研究

为探明采空区范围及积水位置,综合运用瞬变电磁法和电阻率剖面法对东坡矿采空区及积水范围进行探测。基于探测数据分析处理查明了采空区分布范围及积水情况,为东坡煤矿合理布置工作面和防治采空区积水提供了依据。     

基于气固两相流的粉尘质量浓度测量装置优化

针对传统光散射粉尘测量仪易受粉尘污染的问题,利用Fluent软件对粉尘采集通道内的气固两相流进行数值仿真,通过粉尘颗粒的运动轨迹找出污染光学结构的因素,并重新设计合理的通道结构。从仿真数据看出当气流途经测量口处时产生了低速涡流,在其长期低速冲蚀下,造成测量口处粒子的残留堆积;经过项目组对测量结构的改进,设计了1种不易被粉尘污染的装置。仿真实验结果表明,这种新型的设计能使气流高速通过测量通道,并在测量口处产生了高速湍动涡流,使粒子不易在测量口处残留,从而保证了测量的准确性和时效性。     

电力系统故障状态下微弱信号检测方法研究

为了提高电力系统稳定运行的可靠性,针对基于电力系统故障状态下微弱信号检测的方法展开了一系列研究,提出了基于Duffing混沌振子模型的微弱信号检测策略。利用系统存在噪声影响时观测微弱信号的变化规律,建立一种基于Duffing混沌振子的微弱信号检测模型,并在系统出现故障时对系统内所出现的微弱信号变化进行观测,包括时域波形以及相平面轨迹,还构造混沌检测模型对策动力幅值进行仿真计算。其仿真结果得到:在系统中存在白噪声或微弱正弦信号情况下,混沌运行轨迹以及大尺度周期运行轨迹仍保持着一定规律,进而能够得到待检测的微弱信号的变化情况;当系统内出现强噪声的情况下,此检测模型仍可以准确观测到微弱信号,有效屏蔽了噪声对信号的影响。结果表明,该方法能够有效适应不同环境且不受噪声影响,提高了检测的效率和准确率,对保障电力系统稳定运行有重要意义。